Rumus bejana berhubungan merupakan bentuk matematis dari asas yang berlaku pada bejana berhubungan. Salah satu sifat zat cair dalam keadaan diam adalah mempunyai permukaan yang datar. Seperti saat air yang terlihat di dalam gelas. Hal yang sama juga akan terjadi saat zat cair berada pada bejana berhubungan. Bejana berhubungan adalah sebuah wadah yang memiliki dua tabung atau lebih dengan bentuk yang bervariasi. Gelas merupakan bejana dengan satu tabung.
Air di dalam bejana berhubungan akan selalu datar. Tentunya kondisi tersebut akan terjadi dengan syarat tertentu. Salah satu syaratnya adalah jenis zat cair dalam bejana berhubungan harus sejenis (memiliki besar nilai massa jenis yang sama). Lalu bagaimana jika dalam bejana tersebut memiliki dua jenis zat cair? Pastinya, zat cair tersebut akan memiliki tinggi permukaan yang berbeda pada tabung yang berbeda.
Zat cair dengan massa jenis yang sama pada bejana berhubungan akan memiliki tinggi permukaan zat cair yang sama.
Asas bejana berhubungan:
Baca Juga: Tekanan pada Benda Padat dan Tekanan Hidrostatis
Sebelum membahas lebih lanjut, kita akan membahas mengenai asas bejana berhubungan dan kondisi yang membuat hukum bejana berhubungan menjadi tidak berlaku. Asas Bejana Berhubungan tidak berlaku pada kondisi-kondisi di bawah.
- Pada bejana diisi oleh zat cair dengan massa jenis berbeda.
- Bejana dalam keadaan tertutup, baik salah satu bejana maupun semuanya.
- Adanya unsur pipa kapiler pada bejana, yaitu pipa kecil yang memungkinkan air menaiki sisi bejana.
- Jika zat cair dalam bejana berhubungan digoncang-goncangkan atau zat cairnya bergerak.
Gambar di bawah menunjukkan bahwa bejana berhubungan yang diisi oleh air memiliki tinggi permukaan yang sama.
Bagaimana penggunaan rumus bejana berhubungan? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan rumus bejana berhubungan di bawah.
Table of Contents
Bejana Berhubungan
Besar tekanan di semua titik pada bejana berhubungan adalah sama besar. Hal ini terjadi karena zat cair di dalamnya dalam keadaan seimbang. Lalu, bagaimana jika pada bejana tersebut diisi dengan dua zat cair dengan massa jenis yang berbeda? Hukum bejana berhubungan tidak akan berlaku pada kondisi ini.
Air dan minyak yang diletakkan dalam sebuah pipa U (bejana berhubungan dengan dua tabung) akan memiliki tinggi permukaan air yang berbeda. Perbedaan tinggi permukaan tersebut dapat dihitung menggunakan rumus pada bejana berhubungan.
Perhatikan gambar di bawah!
Rumus Bejana Berhubungan: Ph1 = Ph2
ρ1 × g × h1 = ρ2 × g × h2
Keterangan:
ρ1 = massa jenis zat cair 1 (kg/m3)
h1 = ketinggian zat cair 1 (m)
ρ2 = massa jenis zat cair 2 (kg/m3))
h2 = ketinggian zat cair 2 (m)
Baca Juga: Rumus Massa Jenis (ρ) dan Contoh Cara Menghitungnya
Penerapan Hukum Bejana Berhubungan
Hukum bejana berhubungan banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Contoh alat yang bekerja berdasarkan hukum bejana berhubungan dapat dilihat pada daftar berikut.
- Air di dalam teko
Mulut teko yang memiliki bentuk berbeda dari badannya memiliki permukaan air tetap terlihat mendatar. - Water pass: alat pengukur kedataran suatu permukaan
- Penyaluran air melalui selang pada tempat dengan ketinggian yang sama
Contoh Soal dan Pembahasan
Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan rumus bejana berhubungan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasan penggunaan rumus bejana berhubungan. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!
Contoh 1 – Penggunaan Rumus Bejana Berhubungan
Sebuah pipa U mula-mula diisi dengan air. Pada salah satu kaki bejana tersebut diberi minyak. Tinggi minyak adalah 10 cm dan selisih tinggi permukaann air adalah 8 cm. Jika diketahui massa jenis air adalah 1 g/cm3 maka massa jenis minyak adalah ….
A. 0,8 kg/cm3
B. 1,8 kg/cm3
C. 800 kg/cm3
D. 1.800 kg/cm3
Baca Juga:
Pembahasan:
Dari keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh informasi seperti yang diberikan pada gambar di bawah,
Diketahui:
1) tinggi minyak pada pipa tabung: hm = 10 cm
2) tinggi air pada pipa tabung: ha = 8 cm
3) massa jenis air: ρa = 1 g/cm3
Ditanyakan: massa jenis minyak (ρm)?
Jawab:
Pa = Pm
ρa × g × ha = ρm × g × hm
ρa × ha = ρm × hm
1 × 8 = ρm × 10
8 = 10ρm
ρm = 8/10 = 0,8 g/cm3
Mengubah Satuan:
0,8 gr/cm3 = 0,8 × 1.000/1 kg/ cm3
0,8 gr/cm3 = 800 kg/ cm3
Jadi, massa jenis minyak adalah 800 kg/cm3.
Jawaban: C
Contoh 2 – Penggunaan Rumus Bejana Berhubungan
Pembahasan:
Berdasarkan keterangan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.
- Massa jenis larutan B: ρB = 0,92 gram/cm3
- Ketinggian larutan A: hA = 6 cm
- Ketinggian larutan B: hB = 10 cm
Menghitung massa jenis larutan A (ρB):
ρA × hA = ρB × hB
ρA × 6 = 0,92 × 10
6ρA = 9,2
ρA = 9,2/6 ≈ 1,53 gram/cm3
Jadi, besar massa jenis larutan A adalah 1,53 gram/cm3.
Jawaban: D
Sekian pembahasan rumus bejana berhubungan beserta contoh soal dan pembahasan penggunaan rumus bejana berhubungan. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.
Baca Juga: Contoh Hukum Pascal dalam Kehidupan Sehari-hari